Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Иркутский государственный университет путей сообщения

Кафедра телекоммуникационных систем

«Расчет дальности поездной радиосвязи в гектометровом,

метровом и дециметровом диапазонах».

Курсовой проект по дисциплине

“Системы ж.д. автоматики, телемеханики и связи”

                                                                                                            Выполнил: студент

группы  И-06-АТС-328к

                                                                                                      Шанин И.П.

                                                                                                 Проверил:

                                                                                                 Григоров В.А.

                                                                                 ______________________

Иркутск 2011

Содержание курсового проекта.

Введение.              3

1.   Поездная радиосвязь              4

1.1              Задание на курсовой проект.              7

1.2 Проектирование поездной радиосвязи              8

1.3 Расчет дальности связи в гектометровом диапазоне при использовании антенн.              8

1.4 Расчет дальности связи в гектометровом диапазоне  при использовании  направляющих линий.              11

2. Расчет дальности ПРС в радиосетях диапазона метровых волн (160 МГц) 14

2.1 Типы трасс радиосвязи.              15

2.2 Поправочные коэффициенты.              17

2.3 Расчет дальности связи между стационарной и возимой радиостанциями.              18

2.4 Расчет высоты установки стационарной антенны.              19

2.5 Расчет дальности связи между локомотивами.              20

2.6 Расчет координационного расстояния.              21

2.7 Расчет дальности связи в радиосетях ЛБК.              22

3. Расчет дальности связи в радиосетях поездной радиосвязи диапазона дециметровых волн (330 МГц).              23

3.1              Расчет дальности поездной радиосвязи.              25

3.2   Расчет высоты установки  стационарной антенны              25

Библиографический список              27

Введение

Технологическая железнодорожная радиосвязь является составной частью комплекса технических средств, обеспечивающих оперативное руководство перевозочным процессом и безопасность движения поездов.

Цель курсового проекта - ознакомление с реальной организацией технологической радиосвязи на железнодорожном транспорте, техническими устройствами радиосвязи, использование их для управления технологическими процессами на участках и станциях железных дорог и обеспечение соответствующего качества радиосвязи между машинистами поездных и маневровых локомотивов и оперативными руководителями организации движения поездов.

1. Поездная радиосвязь

Система ПРС предназначена для оперативного управления перевозочным процессом и повышения безопасности движения поездов.

В настоящее время для организации поездной радиосвязи (ПРС) используется гектометровые (2,13 и 2,15 МГц), метровые (151,775; 151,825; 151, 875 МГц) и дециметровые волны (330 МГц). При этом гектометровые и метровые волны при организации ПРС являются основным диапазоном. В гектометровом диапазоне используются радиостанции типов ЖР-К-СП, ЖР-К-ЛП, РК-1, РС-6 и РВ-1, РС-46М «Транспорт» - РС с приемопередатчиками УПП1, 43РТС-А2-ЧМ, ЖР-ЗМ (ЖР-3); в метровом диапазоне—ЖР-У-СП, ЖР-У-ЛП, РС-23, РС-4, РС-6 и РВ-1 с приемопередатчиками УПП2, РВ-2, .РВ-4, РВ-5 и носимые радиостанции РН и носимая станция GP-340 «Моторола» в УКВ диапазоне; в дециметровом диапазоне (330 МГц) — РС-1 и РВ-1 с приемопередатчиками УПП3. Сейчас на ВСЖД для дуплексной радиосвязи используются РВ-1М – возимая диапазонов КВ, УКВ, ДМВ; РС-1М - стационарная ДСП; СР-1М – станция распорядительная ДНЦ.

(Две первые буквы ведомственного шифра обозначают железнодорожную радиостанцию; одна или две последующие – диапазоны, в которых работают радиостанции: У – метровый (ультракоротковолновый); К - гектометровый диапазон; предпоследняя буква – назначение радиостанции: С – стационарная; Л- локомотивная; последняя буква- назначение радиостанции- П- для поездной и С- для станционной радиосвязи).

Радиосети ПРС, организованные в гектометровом и метровом диапазонах, работают в симплексном режиме, в дециметровом – в дуплексном режиме. При оснащении диспетчерских участков радиостанциями трёх диапазонов, дециметровый и гектометровый диапазоны волн используются для организации линейных радиосетей, причём дециметровый диапазон волн используется как основной канал связи, а гектометровый – как резервный. Гектометровый диапазон применяется в линейных и зонных радиосетях для радиосвязи с локомотивами, которые не оборудованы радиостанциями дециметрового диапазона волн, метровый – в зонных.

Использование нескольких диапазонов волн увеличивает надежность связи.

Симплексные линейные радиосети ПРС-С обеспечивают: взаимный групповой вызов и ведение переговоров между поездным (ДНЦ), локомотивным (ТНЦ) и энерго- (ЭЧЦ) диспетчерами и машинистами поездных локомотивов (ТЧМ), находящимся в любой точке диспетчерского участка;

Система ПРС организуется по диспетчерским участкам, протяженность которых может быть в пределах 80...200 км.

Дальность радиосвязи в гектометровом диапазоне (2,13 и 2,15 МГц) должна быть осуществлена на всей протяженности перегона. В настоящее время нормированный уровень полезного сигнала на перегоне участка не должен быть ниже 70 дБ (3160 мкВ) для возимой радиостанции (68 дБ – для стационарной) при электротяге постоянного тока. 72 дБ (4000 мкВ) для возимой и(70 дБ – для стационарной)- при электротяге переменного тока и 47 дБ (230 мкВ) для возимой (39 дБ – для стационарной)- при автономной (тепловозной) тяге.

В качестве направляющих используются линии, провода которых выполнены из цветного металла: специально подвешиваемые волноводные провода (одно- и двухпроводные волноводы), цветные цепи воздушных линий связи; могут также использоваться сталеалюминиевые провода линий продольного электроснабжения (два провода и рельсы) ДПР, ВЛ, питающий провод ПП.

Волноводные сталемедные или сталеалюминевые провода могут подвешиваться на опорах контактной сети или на отдельно стоящих опорах специально для ПРС.

Подвеску однопроводного волновода следует предусматривать при электрической тяге постоянного тока - на всех участках со скоростью движения поездов свыше 120 км/ч (независимо от наличия ВЛ продольного электроснабжения), а также на участках со скоростью движения до 120 км/ч, если отсутствует линия ВЛ; при электрической тяге переменного тока 25 кВ и подвеске проводов ДПР с разных сторон путей — на всех перегонах при скорости движения поездов свыше 120 км/ч и на перегонах протяженностью свыше 12 км при скорости движения до 120 км/ч; при автономной тяге — в случае, когда необходимая дальность связи не может быть обеспечена с помощью cтационарных антенн.

На мало напряжённых участках, на равнинной и слабопересеченной местности, на тех участках, где нет направляющих линий или имеются каблированые участки воздушной линии связи (ВЛС), используются стационарные Г-образные антенны.

1.1. Задание на курсовой проект.

                                          Вариант – 28.

Участки и станции.

Таблица 1.

Общая протяженность диспетчерского участка 147 км.

Таблица 2. Данные для расчета дальности гектометровой и УКВ поездной радиосвязи

АТ – автономная тяга;

П - пересечённая местность

ОП – однопутный участок железной дороги.

СР- почва, средней проводимости  =10; = 0,01 См/м

Таблица 1.3. Данные для расчета дальности гектометровой поездной радиосвязи

1.2. Проектирование поездной радиосвязи.

Дальность уверенной радиосвязи между локомотивными и стационарными радиостанциями должна обеспечиваться на расстоянии не менее 10 км на участках со скоростным движением и не менее 6 км на остальных участках. Кроме этого, должно выполняться условие

,                                             (1)

где  lур1 и lур2 - дальности уверенной связи между локомотивом и ближайшими стационарными радиостанциями, находящимися с противоположных сторон от  локомотива, км;

lп   - расстояние между соседними стационарными радиостанциями, км.

1.3. Расчет дальности связи в гектометровом диапазоне при использовании антенн.

При использовании гектометрового диапазона волн обеспечить передачу информации можно обеспечить излучением и приемом электромагнитных волн при помощи антенн. В этом случае рассчитать напряженность поля в точке приема по формулам Шулейкина –Ван-дер-Поля;

мВ/м                                                                                     (2)

;

                                                                                    (3)

Здесь РА –мощность, подводимая к антенне в Вт;

- к.п.д. антенны;

С учетом запаса кабеля высота подъема станц. антенны составит:

              15м + 5м = 20 м, откуда =0,38

D=1,5 – коэффициент направленного действия антенны;

l - расстояние в км до точки приёма;

W- множитель ослабления, зависящий от расстояния и                                                                                                                                                                                                                        параметров почвы;

 - длина волны, м (= 140,7 м для 2,13 МГц,  = 139,4 м для 2,15 МГц);

- проводимость почвы в См/м;

- относительная диэлектрическая проницаемость почвы.

,                                                                                    (4)

где               Р- выходная мощность радиостанции, заданная в таблице;

ф – погонное затухание в фидере на  1 м его длины, равно 0,8 10-2 дБ/м,

  су= 1,5 дБ.

Произведем расчет для = 140,7 м для 2,13 МГц;

      Вначале определим lур.

lУР = (22 + 3) / 2 = 12,5 км.

      Найдем мощность, подводимую к стационарной антенне:

Вт.

      Найдем мощность, подводимую к возимой антенне:

Вт.

Значения x, W, E представим в виде таблицы, в зависимости от расстояния.

                                                                                                  Таблица 1.4.

По найденным точкам строим кривые напряженности поля от расстояния.

Подставляя в формулу (2) полученные значения, для l = 12,5 км, получим: Е = 1,53 мВ/м для стационарной антенны;

Е = 0,4 мВ/м для возимой антенны;

Для обеспечения уверенной связи необходимо, чтобы в точке lур напряженность поля составляла: 47 дБ (230 мкВ) для возимой 39 дБ (90мкВ) – для стационарной радиостанции - при автономной (тепловозной) тяге.

1.4.           Расчет дальности связи в гектометровом диапазоне

при использовании  направляющих линий

По  условию   нашего   задания   участок   у   нас   однопутный   с автономной тягой. Тогда в качестве направляющей линии будет использован однопроводной волновод, сталемедный или сталеалюминиевый.

Дальность уверенной радиосвязи, км,  между стационарными и локомотивными радиостанциями при применении направляющих линий

,                                        (5)

где  Адоп – максимально допустимое затухание сигнала в радиотракте, дБ,   (при одновременной работе на антенну и запитку волноводной линии затухание равно  145 дБ);

- суммарные затухания соответственно в станционных, линейных и локомотивных устройствах поездной радиосвязи, дБ;

Апер = 32 дБ - переходное затухание между направляющими проводами и локомотивной антенной, дБ (для волноводного провода);

αнп = 2 дБ/км - постоянная затухания направляющих проводов на перегоне, дБ/км (для волноводного провода);

Затухание сигнала в локомотивных устройствах определяется в основном к.п.д. согласующего устройства и составляет = 2 дБ.

Суммарное затухание, дБ, на станционных устройствах радиосвязи в общем случае

,                                                  (6)

Где:

ф = 0,7*10-2 - погонное затухание фидера;  дБ/м;

lф = 200 м. - длина фидера, соединяющего радиостанцию с согласующим устройством, м;

асу    - затухание, вносимое согласующим устройством, равно 1,5 дБ;

η -к.п.д. индуктивного способа возбуждения направляющих проводов  (для  расчёта  использовать значение 0,6);

a0  - концевое затухание (a0=5 дБ).

Концевое затухание учитывается только при возбуждении волноводного провода и проводов воздушной линии связи, так как при этом только часть мощности передатчика радиостанции передается межпроводной волной, распространяющейся с малым затухание и обеспечивающей радиосвязь на больших расстояниях.

= 0,007 * 200 + 1,5 + 10 lg 0,6 + 5 =5,68 dB         (7)                                   

Суммарное затухание линии зависит от типа и количества линейных  устройств на участке длиной lур:

,                                                  (8)

где затухания, вносимые соответственно схемами высокочастотного обхода тяговой подстанции и нормально разомкнутого разъединителя, дБ (равны по 1 дБ, учитываются только для тех перегонов, на которых расположены подстанции и разъединители);

н - затухание, вызываемое нарушением однородности длины направляющих проводов, дБ; учитывается только при использовании линии ДПР, когда один из них переходит на противоположную сторону пути (н = 2,6 дБ);

п - затухание, вносимое изменением сторонности подвески направляющих проводов, дБ; при воздушном переходе провод п = 0,5 — 0,8 дБ, а при кабельном переходе с использованием согласующих контуров п = 2,2 дБ;

п - количество переходов направляющих проводов в пределах длины линии (воздушных – 2, кабельных – 2);

тр - затухание, вносимое силовым трансформатором в тракт передачи, дБ (при использование высокочастотных заградителей в месте отпая не должно превышать  0,1 дБ; при включении у силового трансформатора   величина затухания изменяется от  0,2 дБ при удалении на 5 м до 0,9 дБ при 15 м,  автотрансформаторные пункты, установленные на линии 2х25 кВ вносят затухание 4 дБ ) тр = 0,9 дБ;

т - число трансформаторов в пределах lур. (т = 23)

Так как зависит от lур, то сначала определяем для тех устройств, которые не зависят от lур:

                                          .

По формуле (5) находим предварительное значение lур :

                            .

Уточняем значение и длину lур:

                            ;

                            .

Получили, что lур превосходит значение lур для самого протяженного перегона, следовательно, в гектометровом диапазоне при использовании направляющих линий можно обеспечить уверенную радиосвязь на всех перегонах.

В качестве работающих в гектометровом диапазоне радиостанций, возможно применение радиостанций 42 РТМ – А4 – ЧМ или 43 РТС – А2 – ЧМ.

2.  Расчет дальности ПРС в радиосетях диапазона

метровых волн  (160 МГц)

Расчет выполняется по базовым кривым распространения (рис.2.1), представляющим собой зависимости медианного значения напряженности поля Е2 от расстояния r между точкой приема и источником излучения по прямой линии.

Рис. 1 Базовые кривые распространения.

Кривая 1 соответствует случаю, когда направление распространения радиоволн совпадает с направлением трассы железной дороги, а кривая 2- когда не совпадает, кривая 3 используется для расчета связи с локомотивами.

2.1. Типы трасс радиосвязи.

Влияние рельефа местности учитывается типом трасс радиосвя­зи. Трассы поездной радиосвязи по характеру рельефа местности, по которой они проходят, подразделяются на пять типов. Каждому типу соответствует определенное значение коэффициента сложности трассы Кст, которое может колебаться в пределах от 1 до 5. Для более точного определения типа трассы по ее характеристикам введены (условно) понятия нулевого (Кст=0) и шестого (Кст=6) типа трассы.

Трасса типа 1 (равнинная, Кст=1)  характеризуется невысокими холмами с глубиной закрытия трассы до 10 м и колебаниями уровня земной J поверхности не более 15 м.   Трасса типа 2-(среднепересеченная, Кст=2) с колебаниями уровня не более 50 м. Она встречается в европейской части России, Сибири и в Казахстане.

Трасса типа 3 (легкая горная, Кст=3) промежуточная между холмистой и сложной горной.

Трасса типа 4 (сложная горная, Кст=4) является типичной для горной местности. Ее профиль характеризуется резкими колебаниями. Глубина закрытия трассы может достигать 60 м. Самая сложная трасса (тип 5, Кст=5) проходит в горной местности, где глубина закрытия трассы превышает 100 м.

Каждый тип трассы при расчетах характеризуется коэффициен­том аm, который учитывает отличие условий распространения радиоволн на конкретной трассе радиосвязи от условий, при которых снимались базовые кривые.

Для нашего случая               аm, = -3,4 дБ.

Уровень сигнала, дБ, на входе приемника подвижного объекта

U2 = Е2 +аТ +Bм +G1 +G2 +M -  ф1l1 - ф2l2 - Кэ - Ккc-g2 - Ки - Кв – Км,      (9)

где:

Вм - коэффициент, учитывающий отличие мощности передатчика от мощности 1 Вт;

Вм = l0lgP1 = 10 lg8 = 9.03 дБ;

G1 = 3 - коэффициенты усиления передающей (стационарной) антенны АС2/2 ;

G2 = 0 - коэффициент усиления приемной (локомотивной) антенны АЛП/2,3

М - высотный коэффициент, который учитывает отличие произведения    высот   установки    антенн   от    100 м2;

                  М =201g(h1h2/100) дБ;

В связи с тем что местность пересеченная, то коэффициент отличия высот будет следующим:

M = 20∙lg(75/100) = -2,49 дБ 

 ф1l1 =0,007 * 27 = 0,189 дБ - затухание, вносимое фидером стационарной радиостанции;

ф2l2 = 0,007 * 5 = 0,035 дБ – затухание, вносимое фидером приемного устройства;

Кэ = 2,0 дБ - коэффициент экранирования, учитывает ослабление на­пряженности поля крышевым оборудованием подвижного объекта; Кэ. зависит от типа локомотива и места установ­ки антенны на крыше; для тепловозов Кэ = 2 дБ, а для электроподвижного состава Кэ = 2,0 - 5,0 дБ;

Ккс = 0 дБ - коэффициент ослабления напряженности поля контактной сетью,

Е2 = 25 дБ - уровень напряженности поля, отсчитываемый по соответствующей базовой кривой для заданного расстояния 12,5 км. (рис. 1);

аТ = - 3,4 dB - коэффициент, учитывающий условия распространения для конкретного типа трассы;

g2 = 10 dB - коэффициент, учитывающий трансформацию напряжен­ности поля в пространстве к напряжению на разъеме приемной антенны, для антенно-фидерных сис­тем с волновым сопротивлением 75 Ом;

Ки, Км и Кв- вероятностные коэффициенты, которые учитывают флюк­туации полезного сигнала вследствие явлений интерфе­ренции (Kи), изменения рельефа местности (Км) и изменения рефракции в тропосфере (Кв). В расчетах значения этих коэффициентов берутся при вероятности 0,9 с тем, чтобы обеспечить качество связи не ниже удовлетворительного. При этом КВ = 1,8 дБ; Ки = 1,5 дБ для неэлектрифицированных участков.

Коэффициент Км = 4 дБ - зависит от типа трассы.

Уровень сигнала:

U2 = 25 + 3,4 + 9,03 + 3 + 0 – 2,49 – 0,189 – 0,035 – 2 - 0 - 10 – 1,5 – 1,8 – 4=16,406 дБ

Дальность связи рассчитывается, исходя из условия U2U2min (где U2min - минимально допустимый уровень полезного сигнала, который необходимо обеспечить на входе приемника радиостанции в конкретных условиях эксплуатации радиосредств,  чтобы получить требуемое качество связи).

16,406 дБ > 4 дБ

2.2. Поправочные коэффициенты.

Коэффициент мощности, дБ:

                               ВM=10lg(P/P1),                                                                                            (10)

ВM=10lg(8)=9,03 (дБ).

Высотный коэффициент М,  дБ:

                                       M=20lg(h1h2/100)

                                       M=20∙lg(75/100) = -2,49 дБ                                                            (11)

При этом КВ= 1,8 дБ; КИ = 1,5 дБ, КМ=4 дБ.

2.3.   Расчет дальности связи между стационарной и возимой

радиостанциями.

При расчете радиоканала ПРС дальность связи определяется в направлении от стационарной радиостанции к радиостанции подвижного объекта, поскольку условия приема сигналов на подвижном объекте значительно хуже, чем на стационаре из-за более высокого уровня помех.

Уровень сигнала, дБ,  на входе приемника возимой радиостанции:

u2= E2 + aт + ВМ +G1 +  G2 + M - 1l1 - 2l2 – KЭ – KКС – g2 - KИ – KВ – KМ,    (12)

где  E2 – напряженность поля, отсчитываемая по соответствующей базовой кривой распространения для заданного расстояния (см. рис. 1), мкВ/м; KКС -  коэффициент ослабления напряженности поля контактной сетью; для неэектрофицированного участка KКС =  0дБ.

Значения других членов уравнения приведены выше (индексы 1 и 2 означают принадлежность к передающей и приемной радиостанциям соответственно).

Дальность связи «Стационар – локомотив» рассчитывается, исходя из условия u2  u2 мин в такой последовательности:

1)                 задается минимально допустимое напряжение полезного сигнала на входе приемника возимой радиостанции u2 = 4 дБ.

2)                 из формулы (12) определяется значение напряженности поля E2, считая u2 = u2 мин:

E2= u2 - aт - ВМ - G1 - G2 - M + 1l1 + 2l2 + KЭ + KКС + g2 + KИ + KВ + KМ;

Е2 = 4 - 3,4 - 9,03 - 3 - 0 + 2,49 + 0,189 + 0,035 + 2 + 0+ 10 + 1,5 + 1,8 + 4=10,594 дБ

3)   по найденному значению    E2 и базовым кривым 1 и 2 (см. рис. 1) определяется дальность связи r .  Расстояние   r отсчитывается по прямой линии.

r = 30 км.

2.4. Расчет высоты установки стационарной антенны.

Высота стационарной антенны определяется в таком порядке:

1)                 задается u2 мин = 4 дБ на входе приемника возимой радиостанции;

2)                 исходя из заданной дальности связи , определяется необходимая напряженность поля E2 = 25 дБ по базовым кривым 1 и 2 (см. рис. 1);

3)                 по формуле (13) вычисляется значение коэффициента М при заданном u2 = u2 мин;

U2 = Е2 +аТ +Bм +G1 +G2 +M -  ф1l1 - ф2l2 - Кэ - Ккc-g2 - Ки - Кв – Км    (13)

M = U2min - Е2 - аТ - Bм - G1 - G2 +  ф1l1 + ф2l2 + Кэ + Ккc+g2 +Ки + Кв+Км     

M = 4 – 25 – 3,4 – 9,03 – 3 – 0 + 0.189 + 0.035 + 2 + 0 + 10 + 1,5 + 1.8 + 4 = -16,906 дБ

4)                 по формуле (14) при заданной высоте h2 установки возимой антенны вычисляется высота установки стационарной антенны.

M=20lg(h1h2/100),                                                                                          (14)

M = 20lg (h1h2 / 100)

h1 = (100 / h2)*10M/20

h1 = (100 / 5)*10-16,906 / 20 = 2,856 м.

Из расчетов видно, что для обеспечения требуемой дальности радиосвязи необходимо использовать антенну, установленную на высоте h1 = 2,856 м.

2.5.     Расчет дальности связи между локомотивами.

Для расчета дальности связи между локомотивами  используется базовая кривая 3 (см. рис.  1) для высот установки возимых антенн 5 м. Особенность расчета заключается в том, что тип трассы радиосвязи постоянно меняется при движении локомотива в пределах рассматриваемого участка железной дороги. Поэтому следует ориентироваться на такой тип трассы, который является наиболее сложным для данной местности.

Напряжение сигнала на входе приемника возимой радиостанции определяется по формуле (15) при условии, что параметры передающего и приемного антенно-фидерных трактов одинаковы:

u2= E2 + aт + ВМ +  2 G2 + M - 2 2l2 – 2KЭ – KКС – g2 - KИ – KВ – KМ.       (15)

Коэффициент М = 0, так как высоты установки антенн в реальных условиях не отличаются от высот, для которых построена базовая кривая 3 (см. рис. 1). Коэффициент KКС исключен, поскольку антенны располагаются ниже уровня контактной сети.

Методика расчета дальности связи меду локомотивами аналогична методике расчета  канала «Стационар – локомотив».

u2= 25 + 3,4 + 9,03 +  0 + 0 - 2 *0,035 – 2*2 – 10 – 1,5 – 1,8 – 4 = 16,06 дБ

Определяем из формулы (15) E2 при U2 = U2min

U2min = 4 дБ при автономной тяге:

E2 = U2min  -  aт  -  ВМ  -  2 G2 + 2 2l2 + 2KЭ + g2 + KИ + KВ + KМ

E2 = 4 – 3,4 – 9,03  -  0 + 2 *0,035 + 2*2 + 10 + 1,5 + 1,8 + 4 = 12,94 дБ

По кривой 3 (рис. 1) для высот установки антенн 5 м. определяем дальность связи между локомотивами, которая составляет 11 км.

2.6.   Расчет координационного расстояния.

Для определения координационного расстояния rкрд (минимально необходимого расстояния между стационарными радиостанциями, при котором исключается их взаимное влияние друг на друга в случае работы на одной частоте) вычисляется напряженность электромагнитного поля мешающего сигнала

Е2 = uпор – ВМ –M - G1 – G2 + 1l1 + 2l2 – KИ –КВ + g2,                           (16)

где uпор – максимально допустимый уровень мешающего сигнала, дБ (принимается равным минус 10 дБ, т.е. 0,3 мкВ).

В выражении (16) значение KИ принимается равным 0,6 дБ, а KВ = 2 дБ.

Е2 = -10 – 9,03 + 2,49 - 3 – 0 + 0,189 + 0,035 – 1,5 –1,8 + 10= -12,606 дБ

По найденному значению напряженности поля Е2 и кривой распространения (рис. 2) определяется координационное расстояние rкрд между радиостанциями.  rкрд = 55 км.

                                          Рисунок 2.

2.7 Расчет дальности связи в радиосетях ЛБК.

Расчет дальности связи в радиосетях ЛБК сводится к расчету дальности между радиостанцией РВ-2 начальника пассажирского поезда и станционной радиостанцией РС-4, подключенной к проводному каналу ЛБК.

Параметры антенно-фидерного тракта стационарной радиостанции PC - 4:

Антенна АС-5/2: G1 = 5 дБ; погонное затухание фидера РК-50-7-15 1= 0,1 дБ/м длина фидера l1= 25 м.

Параметры антенно-фидерного тракта возимой радиостанции РВ-2:

Антенна дискоконусная АЛП/2.3; G2 = 0 дБ: погонное затухание фидера РК 50-7-11 2= 0,1 дБ/м длина фидера l2= 5 м.

Высота стационарной антенны определяется в таком порядке:

1)              задается U2min = 2 дБ на входе приемника возимой радиостанции (для автономной тяги);

2)    исходя   из   заданной   дальности   связи   равной   не   менее   15   км,  определяется
необходимая напряженность поля Е2 по базовым кривым 1 и 2 (рис.1) Е2 = 27дБ:

3)     вычисляется значение коэффициента М при заданном U2= U2min:

U2 = Е2 +аТ +Bм +G1 +G2 +M -  ф1l1 - ф2l2 - Кэ - Ккc-g2 - Ки - Кв – Км

M = U2min - Е2 - аТ - Bм - G1 - G2 +  ф1l1 + ф2l2 + Кэ + Ккc+g2 +Ки + Кв+Км 

    M = 2 -25–3,4 – 9,03 - 3 - 0 + 0,189 + 0,035 + 2 + 0+10 +1,5 +1,8 +4  = -18,906 дБ

4)              при заданной высоте h2 установки возимой антенны вычисляется
высота установки стационарной антенны:

M=20lg(h1h2/100),

M = 20lg (h1h2 / 100);  h1 = (100 / h2)*10M/20

h1 = (100 / 5)*10-18,906 / 20 = 2,27 м.

Из расчетов видно, что для обеспечения требуемой дальности радиосвязи необходимо использовать антенну, установленную на высоте h1 = 2,27 м.

3. Расчет дальности связи в радиосетях поездной радиосвязи диапазона дециметровых волн (330 МГц).

Дальность связи между радиостанциями рассчитывается на основе базовых кривых распространения сигналов в диапазоне 330 МГц  (рис. 3.1), представляющих собой графические зависимости  медианного значения напряженности электромагнитного поля Е2 (превышает 50% по месту и времени) от расстояния r .

Кривые распространения приведены для следующих условий: h1h2=100м2; Р1=1Вт; G1= 0 дБ; l1= 0 м; Кэ= 0дБ. Абсолютные значения напряженности поля и напряжения выражены по отношению к  1 мкВ/м и 1 мкВ. При расчете канала «Стационар – локомотив» индекс 1 относится к стационарной (передающей) радиостанции, индекс 2 – к возимой (приемной) радиостанции.

Поправочные коэффициенты    учитывают отличие параметров антенно-фидерных трактов, мощности передатчика и высот у установки антенн от условий, для которых приведены кривые (см. рис. 3.1).

Коэффициент Вм определяется по формуле (10) или из графика (рис 2).

Затухание, вносимое фидером стационарной радиостанции, учитывается коэффициентом 1l1 = 0,189 дБ, а затухание, вносимое фидером локомотивной радиостанции, коэффициентом 2l2= 0,035 дБ.

Преобразователь напряженности поля ВЧ сигнала в напряжение в точке соединения приемной антенны с фидером учитывается коэффициентом g2, который равен 0,1 дБ для фидера сопротивлением 75 Ом.

Направленные свойства передающей и приемной антенн учитываются при расчетах их коэффициентами усиления G1 и G2 (по отношению к полуволновому вибратору).

G1= 0 для стационарной антенны с круговой диаграммой направленности АС-1/3.

G2= 0 для возимой дискоконусной антенны АЛП 2/3.

Коэффициенты Кэ и Ккс для диапазона 330 МГц равны нулю  и не учитываются.

Для получения качества технологических связей не хуже удовлетворительного необходимо, чтобы уровень ВЧ сигнала был не менее допустимого (U2min).

Значение U2min = 2 dB для неэлектрифицированных участков.

Кривые 1 – 4 распространения приведены для четырех типов трасс радиосвязи, проходящих по равнинной (тип 1), среднепересеченной (тип2), горной (тип 3) и  горной повышенной сложности (типы 4 и 5) местности. Тип трассы определяется аналогично описанному, для УКВ диапазона.

Значение Е2 = 12 дБ, для дальности 12,5 км при 3 типе трассы.

3.1.   Расчет дальности поездной радиосвязи.

При расчете радиоканала ПРС дальность связи определяется в направлении от стационарной радиостанции к радиостанции подвижного объекта, поскольку условия приема на подвижном объекте значительно хуже, чем на стационаре из-за более высокого уровня радиопомех. При этом уровень сигнала на входе приемника возимой радиостанции рассчитываем по формуле (16)

u2= E2 + ВМ +G1 +  G2 + M - 1l1 - 2l2  – g2 - KИ – KВ – KМ

u2= 12 + 9,03 +0 + 0 + (-2,49) – 0,189 – 0,035 – 10 – 1,5 – 1,8 – 4=1,016 дБ

Расчет дальности связи «Стационар – локомотив» производится, исходя из условий u2  u2 мин.  Расчет производится в следующем порядке:

1)              задается u2 мин = 2 дБ на входе приемника возимой радиостанции;

2)            по вышеприведенной формуле (16) определяется значение уровня напряженности поля E2 при u2 = u2 мин;

E2= u2 мин - ВМ - G1 - G2 - M + 1l1 + 2l2 + g2 + KИ + KВ + KМ

E2= 2 – 9,03 - 0 - 0 –(-2,49)+0.189 + 0.035 + 10 + 1,5 + 1.8 + 4=12,984 дБ

3)            по базовой кривой  для заданного типа трассы – 3 определяется дальность связи r=12км.

В дециметровом диапазоне  (330 МГц) уверенную радиосвязь на всех перегонах диспетчерского участка получить невозможно, так как полученное значение дальности связи r=12 км  неудовлетворяет условию дальности уверенной связи lУР = 12,5 км.

3.2 Расчет высоты установки  стационарной антенны.

При расчете радиоканала ПРС дальность связи определяется в направлении от стационарной радиостанции к радиостанции подвижного объекта, поскольку условия приема на подвижном объекте значительно хуже, чем на стационаре из-за более высокого уровня радиопомех. При этом уровень сигнала на входе приемника возимой радиостанции рассчитываем по формуле (16)

u2= E2 + ВМ +G1 +  G2 + M - 1l1 - 2l2  – g2 - KИ – KВ – KМ

Методика расчета   высоты установки стационарной антенны для обеспечения заданной дальности связи заключается в следующем:

1)     задается минимально допустимый уровень напряжения (u2 мин = 2 дБ) на входе приемника возимой радиостанции;

2)     исходя из заданной дальности связи равной 12,5 км, определяется необходимая напряженность поля E2 = 12 дБ по базовой кривой 3      ( рис.3.1);

3)     из формулы (17) вычисляется значение высотного коэффициента М при заданном u2 = u2 мин;

u2= E2 + ВМ +G1 +  G2 + M - 1l1 - 2l2  – g2 - KИ – KВ – KМ                  (17)

M= u2 мин - E2 - ВМ - G1 - G2 +1l1 + 2l2 + g2 + KИ + KВ + KМ

M= 2 - 12 – 9,03 – 0 - 0 +0,189 + 0,035 + 10 + 1,5 + 1,8 + 4 = -1,506 дБ

4)     по формуле (13) при заданной высоте h2 установки возимой антенны (h2 = 5 м) вычисляется высота установки стационарной антенны h1.

M=20lg(h1h2/100),

M = 20lg (h1h2 / 100);  h1 = (100 / h2)*10M/20

h1 = (100 / 5)*10-1,506 / 20 = 16,816 м.

Высота установки антенны для обеспечения требуемой дальности радиосвязи равна 16,816 м.

Библиографический список.

1.      Ваванов В.В. и др.  Радиотехнические средства ж. д. транспорта.- М.: Транспорт, 1991. - 303 с.

2.      Волков В.М., Головин ЭЛ., Кудряшов В.А. Электрическая связь и радио на ж.д. транспорте. -М.: Транспорт, 1991.гл. 24,25. - 311 с. (главы 24 и 25).

3.      Телекоммуникационные технологии на ж.д. транспорте. /Под ред. Г.В. Горелова - М.: Транспорт,  1999.гл.15.-576 с. (глава 15).

4.      Методические указания по расчету системы станционной радиосвязи /М.: Транспорт, 1991.- 46 с.

2